灰飞虱长、短翅型品系对高、低温的适应能力差异

【目的】灰飞虱Laodelphax striatellus种群存在长翅和短翅个体,其翅型分化受遗传和环境条件的影响。本研究旨在明确经连续定向选育的灰飞虱长、短翅型品系对高、低温的适应能力差异。【方法】在室内分别长期定向筛选63和65代建立灰飞虱长、短翅型品系,并在南京田间采集灰飞虱自然种群;分别在25℃, 30℃和35℃恒温条件下测定上述灰飞虱长、短翅型品系和自然种群的繁殖力、存活率和发育历期,测定若虫在5℃和-20℃下的存活率以及若虫和成虫的过冷却点,通过品系间存活率、发育历期、生殖力和过冷却点的比较分析,确定灰飞虱长、短翅型品系对高温和低温的耐受能力。【结果】在25℃, 30℃和35℃下,灰飞虱自然种群雌成虫的繁殖力均显著高于室内筛选后的长、短翅型品系,而长、短翅型品系雌成虫之间的繁殖力均无显著差异;长、短翅型品系的繁殖力在25℃和30℃之间均无显著差异,但自然种群在25℃下的繁殖力显著高于30℃条件下的繁殖力;35℃下长、短翅型品系基本无若虫产生。25℃下长翅型品系、短翅型品系和自然种群若虫的存活率无显著差异,但在30℃下,短翅型品系若虫的存活率显著低于自然种群,而与长翅型品系差异不显著;35℃下长、短翅型品系的若虫最长只能存活到3龄,且两品系间无显著差异,而自然种群可存活到5龄。25℃下,短翅型品系若虫的发育历期显著短于自然种群,而与长翅型品系无差异;但是在30℃下,短翅型品系若虫历期显著长于长翅型品系和自然种群。长翅型品系、短翅型品系和自然种群灰飞虱3-4龄若虫在5℃低温下的存活天数无显著差异,并且长翅和短翅型品系在-20℃极端低温下暴露10 min后其死亡率也无显著差异且均显著高于自然种群。3个品系(种群)成虫的过冷却点无显著差异,但5龄若虫的过冷却点表现为短翅型品系显著高于自然种群,而与长翅型品系无显著差异。【结论】经连续定向选育的灰飞虱长、短翅型品系对低温和高温的适应力基本相当,且低于自然种群。在高温条件下灰飞虱短翅型品系的发育速率低于长翅型品系。     

稻褐飞虱成虫的翅二型现象

通过比较褐飞虱长、短翅型成虫的主要生物学和生态学特性,概述了影响翅型分化的外界环境因子和内在的遗传、生理基础,讨论了翅型分化的进化意义。     

褐飞虱五龄若虫翅芽长度与成虫翅型关系的研究

褐飞虱饲养于不同水稻品种、不同生育期以及不同种群密度条件下,5龄若虫翅芽长度与成虫翅型具有稳定的相关性：翅芽长于1．10mm羽化后为长翅型雌虫,介于0．96～1．09mm之间为长翅型雄虫或短翅型雌虫,小于0．95mm为短翅型雄虫。根据5龄若虫翅芽长度结合外生殖器特征,编制了成虫翅型检索表。由此,可在5龄若虫期预测成虫的翅型和种群盛衰的趋势。     

褐飞虱翅型分化的组织学研究

利用石蜡切片的方法,观察并比较了褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)长翅型和短翅型纯系各龄若虫及成虫的翅芽和间接飞行肌的发育情况。发现在4龄的第8h以后间接飞行肌就开始分化,长翅型若虫的间接飞行肌正常发育而短翅型若虫间接飞行肌的发育则被抑制。在5龄初始时方可明显观察到翅芽分化,短翅型若虫前翅芽细胞增殖速度明显慢于长翅型,并且其后翅芽停止发育。本文还比较了长翅型雌、雄性个体之间间接飞行肌的发育情况。     

低温胁迫对灰飞虱种群生长发育与繁殖的影响

为了探讨低温在灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallén)种群发生发展中的作用,本文以南京冬季的旬平均最低温为依据,设定出-6～2℃的低温,研究了用该低温处理3～4龄若虫不同时间后,灰飞虱的存活、生长与繁殖特性。结果表明,灰飞虱3～4龄若虫有较强的耐低温能力,-6～2℃的温度下,其半致迷和半致死时间分别为1.22和20.49d。低温抑制了若虫的生长发育,发育历期明显延长。低温处理后成虫的性比有所提高,并且短翅率显著增加。3～4龄若虫低温处理1～7d后羽化的成虫有产卵前期缩短、寿命延长的趋势,但对繁殖力没有显著影响,并且低温处理2d后的产卵量要稍高于没有处理的对照。由此可见,-6～2℃低温的短期胁迫对灰飞虱种群的发生发展不会产生抑制作用。     

灰飞虱发育起点温度及有效积温的探讨

利用培养箱在恒温条件下饲养灰飞虱Laodelphax striatellus Fallén,测定了卵、若虫、成虫繁殖前和全世代发育历期,用直线回归法计算了灰飞虱各虫态和全世代的发育起点温度和有效积温分别为10.06、6.43、10.29、8.08℃和102.3、365.2、87.5、552.1日·度。并根据有效积温法则预测了该虫在济宁市1年完成的代数为4～5代。     

温度对灰飞虱生物学特性的影响

为了明确温度对灰飞虱种群的影响及其在种群暴发中的作用,本文对不同温度下(18～30℃)灰飞虱种群的生长发育、存活、翅型和繁殖等生物学特性进行了系统研究。结果表明：在18～27℃范围内,各虫态的发育历期、成虫寿命、产卵前期和产卵期均随温度的升高而缩短;30℃明显抑制了若虫的生长发育,其发育历期延长了16 d左右,但对卵期无影响。21～27℃下灰飞虱的存活率较高,在81%～88%之间;但30℃下存活率极低,仅为5%左右。温度影响了灰飞虱种群的性比和翅型,18℃下雄性显著多于雌性,21～30℃下性比接近1:1;18℃和21℃下雄性个体中长翅型和短翅型的比率无显著差异,但24℃和27℃下长翅型极显著多于短翅型。雌性个体以短翅型为主,但24℃和27℃下也有长翅型个体出现。18～27℃下灰飞虱的产卵量有随温度升高而增大的趋势,但30℃时成虫寿命极短,没有卵产生。18～27℃下灰飞虱种群增殖能力很强,种群趋势指数在30～46之间,很易暴发成灾。本研究还得到了灰飞虱各龄若虫的发育起点温度和有效积温,这有助于灰飞虱发生期的预测。     

褐飞虱翊型分化遗传规律的研究

以褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)长翅型(macroptery,简称M)、短翅型(brachyptery,简称B)的遗传纯系为实验材料,进行亲本、稻株生育期、虫口密度三因子交互实验。结果表明：(1)在环境条件(指稻株生育期、虫口密度等)一致时,B♀×B♂、B♀×M♂、M♀×B♂、M♀×M♂四种亲本组合的F1代短翅型成虫百分率分别为：98%、92%、64%、29%,各亲本组合间差异极显著;(2)亲本相同时,将F1代褐飞虱初孵若虫多头词养(多于l0头/株)在黄熟期稻株上,其长翅型雌、雄成虫百分数均高于灌浆期稻株上;(3)单头饲养实验中发现,不论亲本组合、稻株生育期如何,雌虫绝大多数分化为短翅型,而雄虫则几乎全为长翅型。这表明褐飞虱的翅型分化遗传由一个受多种因子影响的调控体系决定,且调控作用与性别有关。     

近零磁场对褐飞虱翅型分化、趋光性及飞行能力的影响

【目的】地磁场(geomagnetic field,GMF)不是恒定不变的,而是随时间和空间时刻变化的。目前,动物对磁场变化的响应研究主要集中于迁徙性动物地磁定向导航中的磁感受方面,而迁徙性动物迁出地和迁入地之间地磁场强度差异对动物生理和行为潜在的磁场效应尚不明确。【方法】迁飞性昆虫褐飞虱Nilaparvata lugens试虫采自江苏省农业科学院试验田。本文采用亥姆霍兹线圈室内模拟近零磁场(near-zero magnetic field,NZMF)和GMF,调查了褐飞虱成虫在NZMF和GMF下的翅型分化、趋光性和飞行能力。【结果】结果表明,与GMF相比,NZMF显著提高了褐飞虱雄成虫短翅型比例(6. 4%)(P <0. 05),但对雌成虫长翅型比例影响不显著(P> 0. 05);对于长翅雌成虫,NZMF显著提高了其2日龄成虫的上灯比例(55%)(P <0. 05),但显著降低了其4日龄成虫的上灯比例(22%)(P <0. 05),对趋光性的影响总体呈现出随着龄期先增强后减弱的效应。NZMF对长翅雄成虫趋光性的影响也呈现出相同的效应,但对各日龄成虫的影响不显著(P> 0. 05); NZMF显著缩短了2日龄长翅雄成虫的飞行时间(46%)(P <0. 05),并显著提高了长翅雌成虫(65%)和长翅雄成虫(101%)的飞行速度(P <0. 05)。此外,GMF对照组的褐飞虱长翅雄成虫飞行速度显著低于长翅雌成虫(96%),而NZMF处理组中二者无显著差异。【结论】结果说明,近零磁场可提高褐飞虱成虫短翅比例,对长翅成虫趋光性的影响呈现出基于龄期增长先增强后减弱的效应,并在未影响长翅成虫飞行距离的情况下,改变了其飞行策略,即提高飞行速度,同时缩短飞行时间。     

褐飞虱长翅型和短翅型雌雄成虫体内磁性物质定位和定量检测

【目的】地磁定向是昆虫远距离迁飞定向的重要机制之一。本研究以迁飞性害虫褐飞虱Nilaparvata lugens长翅型和短翅型雌雄成虫为研究对象,系统开展虫体内磁性物质定量研究。【方法】本研究利用MPMS-7型超导量子磁强计检测褐飞虱长翅型和短翅型雌雄成虫体内的磁性物质,并将经普鲁士蓝染色后的虫体超薄石蜡切片于JEM-2100型透射电子显微镜下观察磁性物质的分布状况,最后利用原子发射光谱法对虫体内的磁性物质进行定量分析与比较。【结果】超导量子磁强计检测发现,仅在褐飞虱长翅型和短翅型雌雄成虫腹部的磁滞曲线有明显闭合现象,证明该部位存在磁性物质;经透射电镜观察发现,普鲁士蓝沉淀主要呈点簇状存在于虫体腹部,证明该部位存在铁磁性物质;通过等离子发射光谱检测发现,同一性别长翅型成虫体内铁离子含量显著高于短翅型成虫,且相同翅型雄成虫体内铁离子含量显著高于雌成虫。【结论】褐飞虱长翅型和短翅型雌雄成虫腹部普遍存在铁磁性物质,且不同翅型和性别间磁性物质含量差异显著。     

外源激素对褐飞虱翅型分化的影响

该文报道外源蜕皮激素(ED)和保幼激素类似物(JHA)对褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)翅型分化及体内酯酶活性、可溶性糖和游离氨基酸含量等的影响。褐飞虱在3、4龄若虫期经JHA处理后,所羽化出的成虫短翅型比例明显升高;而在5龄若虫期处理,所羽化出成虫的短翅型比例无明显变化。ED处理能增加3、4龄若虫体内酯酶活性、可溶性糖及游离氨基酸含量,而JHA处理则能有效地抑制ED的这些生物活性,这可能是JHA处理后褐飞虱成虫短翅型比例提高的生理生化基础。     

褐飞虱的迁人和翅型分化规律的研究

褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)属迁飞性水稻害虫,其成虫有短翅和长翅两种翅型。 褐飞虱迁入雌虫均未经过交配,其短翅型由一对显性等位基因控制。翅型分化同时受到遗传和内分泌系统的协调控制,外界条件如密度和寄主等因子通过内分泌系统来影响翅型的分化。褐飞虱翅型分化的敏感龄期雌虫为1～3龄,而雄虫为1-5龄;不同若虫蜜度处理对褐飞虱成虫的前翅形成有一定的影响。分蘖期水稻饲养的褐飞虱短翅型比例明显高于孕穗期水稻饲养的褐飞虱。不同密度下各生物型间的翅型分化差异不显著。迁入地的浙江各种群属温带型,其雌虫短翅率低且与密度呈显著负相关;菲律宾热带种群雌虫在不同密度下均为短翅型,而雄虫的短翅率随密度增加而上升。广西种群接近热带型,其雌虫短翅率高但不随密度而变化。试验各种群的雄虫在中等密度甚至高密度时其短翅率出现最高。     

褐飞虱体内保幼激素滴度变化及其与翅型分化的关系

用高压液相色谱及放射化学法,分别测定了褐飞虱Nilaparvata lugens 1～5龄若虫体内的保幼激素滴度与保幼激素酯酶活性变化,并用保幼激素类似物(ZR-515)进行体表点滴加以验证。结果表明,褐飞虱雌、雄4龄若虫期及雄虫的5龄若虫初期,短、长翅型间体内保幼激素滴度差异明显,可以认为该阶段是其翅型分化的关键时期。     

稻飞虱翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感

【目的】为了明确光周期和遗传因子在稻飞虱翅型分化中的作用, 研究了3种稻飞虱（褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus）翅型纯系或近纯系在不同光照时数下的翅型分化比率。【方法】以经过5~45代连续翅型筛选后的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱的长翅型和短翅型纯系或近纯系为材料, 在室内分别测定了其在长光照（16和20 h）、短光照(4~12 h)和正常光照(14 h) 3类光周期条件下饲养后, 雌、雄成虫中长翅和短翅个体出现的比率及存活率。【结果】白背飞虱和灰飞虱的长翅型纯系M♂×M♀或短翅型纯系B♂×B♀在不同光周期下的翅型比率均无显著差异（P>0.05）。褐飞虱短翅型近纯系B♂×B♀的雌虫短翅率和成虫总短翅率在不同光周期下也无显著差异（P>0.05）, 但雄虫短翅率在正常光照14 h和短光照4 h下显著高于长光照20 h下的（P<0.05）。当褐飞虱短翅型达到纯系后, 其后代翅型在6~16 h光照条件下无显著差异。褐飞虱长翅型近纯系M♂×M♀的后代虽有短翅个体出现, 但是雌虫和雄虫的各自短翅率在不同光周期下无显著差异（P>0.05), 仅总体短翅率在12 h光照条件下的显著高于16 h下的（P<0.05）。褐飞虱长、短翅型杂交筛选品系M♂×B♀的雌虫短翅率随光照时数的延长而升高; 灰飞虱杂交筛选品系M♂×B♀的短翅雄虫随光照时数的缩短而增多（P<0.05）, 但当筛选代次达到45代时, 这种趋势不再显著。3种稻飞虱长翅型和短翅型纯系或近纯系若虫的存活率会稍低于长、短翅型杂交后代的存活率, 但长、短翅型品系的存活率在6~16 h光照条件下差异不显著(P>0.05)。【结论】稻飞虱翅型分化对光周期的反应受飞虱本身遗传背景的影响, 翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感。     

基于rDNA ITSl和ITS2序列的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱的分子鉴定

本研究测定了褐飞虱 Nilaparvata lugens、白背飞虱 Sogatella furcifera 和灰飞虱Laodelphax striatellus 的rDNA ITSl和ITS2的序列,以探讨这3种稻飞虱的分子鉴定方法.3种飞虱的ITSI和ITS2侧翼区(18S,5.8S和28S)序列相对稳定,但ITS1和ITS2序列在3种飞虱中变异较大.ITS1在所分析的438个位点中可变位点达294个,ITS2在分析的403个位点中可变位点为177个.根据3种飞虱rDNA的ITS1和ITS2序列设计了特异性引物,应用特异性引物对样品进行了PCR扩增,分析发现3种飞虱ITS1区的特异性引物扩增效果不理想.而ITS2区的特异性引物可以稳定地扩增出明显的目的DNA条带.因此,采用ITS2区的特异性引物可以对3种飞虱进行快速的分子鉴定.     

白背飞虱、灰飞虱mariner转座子的初步研究

根据毛里塔尼亚果蝇Drosophila mauritania的mariner转座子序列设计简并引物,以白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus基因组DNA为模板,通过PCR反应扩增出了约500 bp的条带,经回收、克隆、测序,获得其核苷酸序列,与毛里塔尼亚果蝇mariner序列相比,核苷酸同源性均为71.3%,氨基酸同源性分别为69.5%和72%,证明白背飞虱和灰飞虱体内确实存在mariner转座子。     

灰飞虱Bursicon基因的克隆、序列分析及在不同发育阶段的表达

Bursicon是通过G蛋白受体调节昆虫表皮硬化及展翅的功能蛋白, 它在昆虫蜕皮后的表皮硬化过程中起着关键作用。为探讨灰飞虱Laodelphax striatellus的 bursicon的功能, 利用RT-PCR和RACE技术克隆获得1 126 bp的bursicon α和761 bp的bursicon β全长序列, 将其分别命名为Lsburs-α和Lsburs-β。生物信息学分析表明： Lsburs-α开放阅读框长483 bp, 编码160个氨基酸, 该蛋白具有2个N-豆蔻酰化位点、 3个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点以及2个蛋白激酶C磷酸化位点。Lsburs-β开放阅读框长417 bp, 编码138个氨基酸, 该蛋白具有2个N-豆蔻酰化位点、 3个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点以及1个酪氨酸激酶磷酸化位点。qRT-PCR结果表明： Lsburs-α和Lsburs-β在灰飞虱各龄期均有转录表达, 并在若虫期随龄期增加呈上升趋势, 在羽化期达到峰值, 成虫期表达量逐渐降低。结果提示bursicon与灰飞虱蜕皮后的外表皮硬化关系密切。本文结果为深入研究bursicon的功能、受体调节和信号通路等奠定了基础。     

三种稻飞虱翅型分化的遗传分析

为了明确褐飞虱Nilaparvata lugens、 白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus 3种稻飞虱翅型分化的遗传规律与差异, 采用翅型筛选与杂交遗传的实验方法, 研究了3种飞虱在秧苗期水稻上的翅型选择响应与杂交遗传规律。结果表明： 3种稻飞虱的翅型具有较强的选择响应, 并且长翅型纯系在白背飞虱中最易筛选得到, 灰飞虱的次之, 而褐飞虱的最难。3种稻飞虱的长翅(M)雄虫与短翅(B)雌虫配对(M♂×B♀)筛选3~5代后, 95%~100%的雄虫和雌虫分别稳定为长翅型和短翅型。筛选和杂交实验结果表明, 褐飞虱的翅型决定基本符合常染色体上的一对等位基因调控的从性性状遗传规律, 雄虫中长翅为显性, 而雌虫中短翅为显性。翅型的表型还受除基因型外的其他条件的影响, 利用长翅雄虫与长翅雌虫后代中出现的极少数的短翅雄虫与短翅雌虫进行配对, 其后代中各翅型出现的比率与长翅雌虫和长翅雄虫配对的无显著差异; 同样, 在短翅雄虫与短翅雌虫配对的后代中也有相同的结果。白背飞虱和灰飞虱在该筛选条件下很少有短翅雄虫出现, 两者翅型的遗传调控较为相似, 可用由两对等位基因控制的性状来解释筛选和杂交实验的结果, 其中一对等位基因位于性染色体上, 调控雄性的翅型, 且长翅为显性; 另一对位于常染色体上, 调控雌性的翅型, 且短翅为显性。据此认为, 3种飞虱翅型决定基因的显隐性在不同性别间的差异, 以及翅表型与基因型的不一致性, 是稻飞虱种群在不同条件下均可灵活调控翅型的重要遗传机制。     

灰飞虱海藻糖酶基因的克隆及RNA干扰效应

RNA干扰（RNAi）不但可以用于研究基因的功能, 还可以通过沉默靶标基因干扰特定的生命过程。因此, 通过深入研究, 发掘高效专一性靶基因和RNAi技术, 有可能开辟针对性的害虫RNAi防控新途径。本研究通过灰飞虱Laodelphax striatellus转录组数据分析并结合RACE技术, 克隆了灰飞虱两种海藻糖酶的全长基因, 分别命名为LSTre-1和LSTre-2, 其GenBank登录号分别为JQ027050和JQ027051。它们均具有海藻糖酶基因的典型特征, 与已报道的其他昆虫的海藻糖酶基因具有很高的相似性, 并表现出一定的虫种亲缘关系。其中LSTre-1为水溶性海藻糖酶基因, 全长2 042 bp, 开放阅读框编码602个氨基酸, 前端有25个氨基酸的信号肽, 但无跨膜结构域; LSTre-2为膜结合型海藻糖酶基因, 全长2 619 bp, 开放阅读框编码618个氨基酸, 前端有26个氨基酸的信号肽, 有2个疏水性跨膜结构域。利用喂食法研究2种海藻糖酶基因dsRNA对灰飞虱的致死效应, 发现靶向水溶性酶基因的干扰效应略高于靶向膜结合型的, 但两种海藻糖酶基因的dsRNA都可以显著抑制灰飞虱海藻糖酶基因的表达, 降低其活力, 还能显著抑制试虫的生长, 大幅增加试虫死亡率。 结果提示, 通过适宜途径干扰海藻糖酶基因可以开发防治灰飞虱的新途径。     

沉默类胰岛素多肽(Ilp)基因对褐飞虱翅和卵巢发育及海藻糖代谢的影响

[目的]类胰岛素多肽(insulin-like peptide,Ilp)位于胰岛素信号通路最上游,其在糖类物质调控中发挥关键作用.本研究则旨在探究Ilp在褐飞虱Nilaparvata lugens海藻糖代谢平衡的调控作用.[方法]以褐飞虱5龄若虫为实验材料,采用RNAi技术干扰Ilps的表达,观察RNAi后褐飞虱的表型...